孫越勝

摘 要：本文基于STM32單片機(jī)和GPS、Zigbee模塊，構(gòu)建了智能車庫(kù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由車輛識(shí)別卡、主控系統(tǒng)、上位機(jī)等部分組成，通過(guò)信息互通互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了車輛的身份識(shí)別、GPS定位、自動(dòng)門禁、車位顯示、停車指示和收費(fèi)管理等功能。

關(guān)鍵詞：智能車庫(kù)管理；GPS定位；STM32單片機(jī)；Zigbee模塊

中圖分類號(hào)：TP391，TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2095-2163（2015）05-

Design of Intelligent Garage Management System based on STM32

SUN Yuesheng

（Electronic Engineering Institute， Hefei 230037， China）

Abstract： This paper constructs an intelligent garage management system based on the STM32 MCU 、GPS and Zigbee. This system is comprised of vehicle identification card， master control system， the host computer and other parts， and can realize the function of vehicle identification， GPS positioning， entrance guard， parking， parking instructions and charge management by information interconnection.

Keywords： Intelligent Garage Management System； GPS Positioning； STM32 MCU； Zigbee

0 引 言

中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，私家車迅速普及，車數(shù)銳增，但車位卻少，導(dǎo)致停車難的現(xiàn)象日益突出。特別是在大型商場(chǎng)、醫(yī)院、寫字樓、高檔住宅小區(qū)等處，這一狀況已是迫急堪憂?；诖?，智能停車管理系統(tǒng)的研發(fā)即已引起多方矚目。該系統(tǒng)能有效識(shí)別車輛信息、位置信息，并針對(duì)出入情況、車位情況、停車調(diào)度和自動(dòng)收費(fèi)等實(shí)施專業(yè)科學(xué)管理，不僅工作效率高、更加快捷方便，而且能節(jié)約大量人力物力、降低運(yùn)行成本。因此，開發(fā)低成本、穩(wěn)定、高效的智能車庫(kù)管理系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和商業(yè)價(jià)值。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能車庫(kù)管理系統(tǒng)由車輛智能識(shí)別卡、主控系統(tǒng)、上位機(jī)等三部分組成[1] [2]。車輛智能識(shí)別卡以STM32芯片為基礎(chǔ)，集成GPS、Zigbee等模塊，將車輛的身份信息（車牌號(hào)碼等）、位置信息等通過(guò)Zigbee發(fā)給主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)即與電腦建立通訊并將車庫(kù)信息反饋給汽車用戶，從而達(dá)到智能管控車輛的目的。本系統(tǒng)主要針對(duì)車輛用戶模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)要求對(duì)車輛GPS定位，對(duì)出入庫(kù)車輛的身份信息、位置信息進(jìn)行采集并通過(guò)zigbee模塊發(fā)送給主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)能通過(guò)車輛和車位等信息，指示車輛行駛和合理停放[3]。

2.1 MCU模塊

Cortex-M3 擁有更強(qiáng)勁的性能、更高端的代碼密度、位帶操作、可嵌套中斷、低成本、低功耗等眾多優(yōu)勢(shì)，并且同時(shí)還具有全雙工異步通信口，可與M-87接口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、處理和輸出等多項(xiàng)技術(shù)控制。因此，本系統(tǒng)選擇Cortex-M3 STM32單片機(jī)作為微控制器。

2.2 GPS模塊

ATK-NEO-6M采用U-BLOX NEO-6M模組，模塊自帶高性能無(wú)源陶瓷天線，并自帶可充電后備電池。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)指標(biāo)特性如下：

接口特性：TTL，兼容 3.3V/5V 單片機(jī)系統(tǒng)；接收特性：50通道，GPS L1（1575.42Mhz）C/A碼，SBAS： WAAS/ EGNOS/ MSAS；定位精度：2.5 mCEP （SBAS：2.0mCEP）；更新速率：最大5Hz；通信協(xié)議：NMEA（默認(rèn)）/UBX Binary；串口通信波特率 ：4 800、9 600、38 400（默認(rèn)）、57 600。

基準(zhǔn)頻率經(jīng)過(guò)頻率變換和頻率綜合分別送到解調(diào)器中和C/A碼發(fā)生器中，經(jīng)過(guò)一系列處理后再輸入到偽碼和相位測(cè)量，再將測(cè)量后數(shù)據(jù)送到MCU，MCU收到信號(hào)后將做出相應(yīng)的判斷并發(fā)出命令，控制顯示器和各個(gè)部件的指定工作狀態(tài)。GPS模塊與單片機(jī)的接口電路如圖2所示。

2.3 Zigbee模塊

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議[4]。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)。具有近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的特點(diǎn)。

本智能管理系統(tǒng)采用WLT2408NZWLT系列ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊，具備最大8dBm輸出功率，視距傳輸距離可達(dá)500米，工作頻段2.380GHz ～ 2.500Ghz，除標(biāo)準(zhǔn)ZigBee的16個(gè)通道外，還有9個(gè)擴(kuò)展頻段，可以有效避開WIFI、藍(lán)牙等其他2.4G信號(hào)干擾。

用戶設(shè)計(jì)WLT系列外圍電路時(shí)，可按照?qǐng)D3所示的接法連接。三個(gè)LED燈可以指示數(shù)據(jù)的收發(fā)及錯(cuò)誤情況，CPU端僅需要連接TXD和RXD引腳即可。模塊接收到休眠命令可進(jìn)入休眠模式，電流最低達(dá)到 以下。SLEEP引腳可以使模塊退出休眠模式

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖4為GPS全球定位系統(tǒng)的主程序流程圖，系統(tǒng)軟件主要由初始化模塊、數(shù)據(jù)接收處理模塊組成。圖5為數(shù)據(jù)接收處理模塊的程序流程圖。

Fig.4 Program flow chart of GPS system Fig.5 Program flow chart of data receiving

3.1 初始化模塊

初始化模塊完成開機(jī)上電后對(duì)單片機(jī)、Zigbee和GPS 模塊的初始化工作。對(duì)單片機(jī)設(shè)置串口工作模式、設(shè)置波特率和中斷工作模式；完成對(duì)GPS 模塊串口的成功通信和Zigbee的信息發(fā)送。

3.2 數(shù)據(jù)接收處理模塊

數(shù)據(jù)接收處理模塊負(fù)責(zé)處理從GPS接收到的數(shù)據(jù)。這里需要注意的是，GPS發(fā)送的時(shí)間是格林喬治時(shí)間，與我國(guó)的時(shí)區(qū)相差八個(gè)小時(shí)，所以還要將時(shí)間進(jìn)行一定轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)通過(guò)軟硬件系統(tǒng)調(diào)試，能對(duì)車輛GPS定位，并運(yùn)用Zigbee模塊將出入庫(kù)車輛的身份信息、位置信息等發(fā)送給主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的智能管理，并且由于其開發(fā)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、高效，因此具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和商業(yè)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙全利. 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程（第三版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 高守瑋，吳燦陽(yáng)，楊超，等. Zigbee技術(shù)實(shí)踐教程[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

[3] 魏瑤，陳閎中. 基于無(wú)線城域網(wǎng)的智能公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，27（2）：603-606.

[4] 楊福寶. 基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化，2011，33（19）：85-88.